现代缸内直喷式汽油机_三_
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缸内直喷see
（2）三菱GDI基础技术 总体来说，三菱公司是采用了四个关键技术来实现 GDI的。立式吸气口使最理想的气流进入气缸；弯曲顶 面活塞通过对燃油空气混合气定形来控制燃烧；高压燃 料泵提供了缸内直接喷射的必要压力；而高压旋转喷射 器控制了燃料喷雾的蒸发和扩散。 这些基础技术与其他燃料控制技术的结合让三菱的GDI 发动机实现了低燃油消耗以及高功率输出。在下文将分 别进行详细介绍。
2.燃油供给系统的组成
1)低压油泵 低压油泵是电动泵,并联一个机械式燃油压力调节器,出口 压力为0.35MPa. 2)高压油泵 高压油泵由发动机的凸轮轴驱动在0.35MPa基础上将油压 提高到12MPa. 3)燃油蓄压器 用铝制成管状,上有用于连接高压油泵、喷油器、燃油 压力传感器和燃油压力控制阀。 4）燃油压力传感器 用于测定燃油蓄压器中的压力，测量电阻采用薄膜技术。
3.控制策略
1)按工况区分控制模式 GDI之所以能节油20％，主要是低 工况范围无节流损失的超稀薄燃烧，采用充气分层，而充气分 层离不开推迟喷油的配合。高工况范围恰恰相反，强调的是提 高转矩和功率，必须采取略稀或λ≤1的混合气。
2)转矩控制策略 低工况加速质调节 高工况加速量调节
3)模式切换策略 低工况质调节和高工况量调节两种模式间的切换需要进行 控制。 （1）切换前，节气门必须先关闭，进气压力下降，A/F↓， 此时必须避开A/F=19～23的禁区，质调节在A/F＜22（λ＜1.5） 左右时会产生黑烟;而采用变量调节时A/F超过19 （λ=1.3） 左右时会发生燃烧不稳定甚至缺火 .所以切换点要增加喷油量, 使A/F突变,迅速越过上述禁区 （2） A/F突然↓会使转矩突然↑，为使转矩保持恒定，必 须减小点火提前角，以抵消影响。
HC排量不高，在第2个工作循环时即可正常运转。
汽油机缸内直喷周向分层燃烧系统的试验研究
∞ 型 燃 烧 室
１ ８ １ ４
进 气 涡 流 比 喷 嘴 型式 喷嘴 起 喷压强／ ａ ＭＰ
２３ ．
０～１ ７ 可 变 ） ．（
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１ ９
２５
多种
７—１ （ 变 ） ９可
３ ７
供 油提 前角／ 。 Ｃ （） Ａ
点 火系统 燃 料
维普资讯
第 ３卷 第 ３期
２０ ０ ２年 ６月
空
军
工
程
大
． 学
学
报 （自然 科 学 版 ）
Ｖ ０ ． Ｎｏ． １３ ３
Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ Ｉ Ｏ Ｃ Ｎ ＩＥ ＲＮ ＮＶ Ｒ ＩＹ Ｎ Ｔ Ｒ ＬＳ ＩＮ ＥＥ ＩＩ Ｎ） Ｏ Ｒ Ａ ＦＡ ＲＦ Ｒ ＥＥ ＧＮ Ｅ ＩＧＵ ＩＥ Ｓ （ Ａ Ｕ Ａ ＣＥ Ｃ ＤＴＯ Ｔ
与柴 油机 的 大致 相 当。
关 键 词 ： 油机 ； 内直 喷 ； 向分 层 ； 烧 汽 缸 周 燃
中 图 分 类 号 ： Ｋ １ Ｔ ４３ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ９— ５ ６ ２ ０ ） ３— ０ ０— ５ １０ ３ １ （ ０ ２ ０ ０ ３ ０
汽 油 机 由 于 受 到 爆 燃 限制 ， 缩 比和 柴 油 机 相 比较 低 ， 上 负 荷 采 用 变 量调 节 方 式 ， 在 节 流 损 失 ， 以 压 加 存 所 汽油机 的热效 率较低 。因此 ， 研制综合 汽油机和柴油机 的优 点 的发 动机 ， 一直 是 内燃机 工作 者追求 的 目标 。 缸 内直 喷 式 汽 油 机 综 合 了传 统 柴 油 机 与 汽 油 机 的优 点 ， 具 有 热 效 率 高 、 放低 、 它 排 动力 性 好 等 诸 多 优 点 ， 已引 起 各 国 内燃 机 界 的 关 注 。但 缸 内直 喷 的 若 干 技 术 问题 尤 其 是 燃 烧 系统 参 数 对 发 动 机 性 能 的 影 响 还 有 待
现代燃油直喷燃烧技术将引领车用发动机市场
系统 ，奔驰 开发 了 Ｃ ＧＩ系统 ，菲亚特 则开发 了 ＪＳ Ｔ
系统 ， 虽然名字 不同 ， 但它们 都代表 了汽 油缸 内直喷 。
旦这一新理论在 实践得到应用 ， 以预见 ， 后的 可 今
发动机会更加高效、 更加清洁， 汽车的使用将更加安 全 且有利于环保 。
２ 直喷技术 能均 匀燃烧和分层燃烧 ．
说， 空燃 比是 １． １ ４ ７： 的混合气集中在火花塞周围， 在燃烧室的其他 部分则足纯净 的空气。混合汽层的 大小范围精确地反映了瞬时发动机动力的需求。 在
分 层燃烧 时，直 到压 缩行 程 时才喷 射燃油 ，油雾 直
接进入燃烧室中的空气 ，而喷油就发生在点火前瞬 问。分层燃烧时 值达到 ４ ，可见发动机在中、低 速 时燃 油 足多么 节 省 。另一个 优 点是 ，在 燃烧 时空 气层 隔绝 了热 ，减 少 了热量 向气缸 壁 的传 递 ，从 而
料的燃烧 ， 化学能转化 为热 能 ， 把 再将热 能转化 为机
燃 油得到 完全雾 化 ，使混 合气 均匀地 充满燃 烧室 ， 自然 会得 到充 分 的燃 烧 ，使 发动机 动力得 到淋漓 尽
致的发挥 。 在均匀燃烧时有着和传统喷射发动机相
同的空 气 与燃 油 混合 比，即 空燃 比是 １． １ ４７： ，此
械能的热动力机械 。内燃机是热效率最高的热力机 械，但仍存在着 巨大的节能及降低尾气污染的潜力。 对于量调节 式的汽油机而 言，在部分 负荷 时， 因节 会 气门开度小而造成发动机的泵气损失大， 从而降低发
动机 的机械 效率 ， 响到经 济性 。 影 取消节气 门就是提 高汽油机 经济性 的最根 本措施 。 由于 目前的汽 油机 但
时的 值是 １ 。而燃油的蒸发又使混合气 降温 ，去
系统 ， 虽然名字 不同 ， 但它们 都代表 了汽 油缸 内直喷 。
旦这一新理论在 实践得到应用 ， 以预见 ， 后的 可 今
发动机会更加高效、 更加清洁， 汽车的使用将更加安 全 且有利于环保 。
２ 直喷技术 能均 匀燃烧和分层燃烧 ．
说， 空燃 比是 １． １ ４ ７： 的混合气集中在火花塞周围， 在燃烧室的其他 部分则足纯净 的空气。混合汽层的 大小范围精确地反映了瞬时发动机动力的需求。 在
分 层燃烧 时，直 到压 缩行 程 时才喷 射燃油 ，油雾 直
接进入燃烧室中的空气 ，而喷油就发生在点火前瞬 问。分层燃烧时 值达到 ４ ，可见发动机在中、低 速 时燃 油 足多么 节 省 。另一个 优 点是 ，在 燃烧 时空 气层 隔绝 了热 ，减 少 了热量 向气缸 壁 的传 递 ，从 而
料的燃烧 ， 化学能转化 为热 能 ， 把 再将热 能转化 为机
燃 油得到 完全雾 化 ，使混 合气 均匀地 充满燃 烧室 ， 自然 会得 到充 分 的燃 烧 ，使 发动机 动力得 到淋漓 尽
致的发挥 。 在均匀燃烧时有着和传统喷射发动机相
同的空 气 与燃 油 混合 比，即 空燃 比是 １． １ ４７： ，此
械能的热动力机械 。内燃机是热效率最高的热力机 械，但仍存在着 巨大的节能及降低尾气污染的潜力。 对于量调节 式的汽油机而 言，在部分 负荷 时， 因节 会 气门开度小而造成发动机的泵气损失大， 从而降低发
动机 的机械 效率 ， 响到经 济性 。 影 取消节气 门就是提 高汽油机 经济性 的最根 本措施 。 由于 目前的汽 油机 但
时的 值是 １ 。而燃油的蒸发又使混合气 降温 ，去
3现代汽油机电子控制系统的控制功能及发展趋势
质混合， 混合气在压缩上止点附近压缩自燃， 既有传统汽油机的混合气 均质混合的特点， 又有传统柴油机的压燃式工作的特点， 是一种全新的 燃烧方式。
2
电控发动机的发展趋势
3. 可变气门升程 可变气门升程，即改变气门开启的最大升程。 可变气门正时技术是通过增加或者减少气门开启时间利用气体动态效
应改善进气量的，并不改变气缸内单位时间内的进气量。 而可变气门升程 技术是通过气门开启大小（气门升程）来改变单位时间内进气量的， 取消 了节气门。
2
电控发动机的发展趋势
四、 新型材料的应用
当前国内外重点材料的开发方向是: 铝合金、 镁合金、 钛合金、 高强度 钢、 复合材料（如金属基复合材料、 陶瓷基复合材料、 玻璃钢和碳纤维复 合材料）和热塑性材料等。
2
谢谢各位同学的配合
下次课再见！
To be continued
2
电控发动机的发展趋势
4. 无凸轮轴驱动配气机构 无凸轮配气机构就是取消发动机配气机构中的凸轮轴以及从动件， 而以电
液、电磁或电气驱动气门。相对于传统的机械式配气机构来说，无凸轮电液驱 动配气机构具有在所有工况下都能连续、独立地控制气门运动（气门开启时刻、 气门升程、开启持续时间和气门在内燃机各个循环中的开启位置等），使发动 机获得低排放、低能耗、高扭矩和高功率输出等优点。
汽油机爆震倾向。 在采用了增压技术的汽油机中， 全负荷时希望适当降低 压缩比以抑制爆震; 而部分负荷时又希望提高压缩比以提高燃油经济性。
2
电控发动机的发展趋势
二、 采用代用燃料发动机
代用燃料发动机是指采用代用燃料 （如液化石油气、 压缩天然气等） 来代替汽油或柴油的发动机， 缓解了日益枯竭的石油能源压力， 降低了因 汽车尾气造成的环境污染问题。
2
电控发动机的发展趋势
3. 可变气门升程 可变气门升程，即改变气门开启的最大升程。 可变气门正时技术是通过增加或者减少气门开启时间利用气体动态效
应改善进气量的，并不改变气缸内单位时间内的进气量。 而可变气门升程 技术是通过气门开启大小（气门升程）来改变单位时间内进气量的， 取消 了节气门。
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电控发动机的发展趋势
四、 新型材料的应用
当前国内外重点材料的开发方向是: 铝合金、 镁合金、 钛合金、 高强度 钢、 复合材料（如金属基复合材料、 陶瓷基复合材料、 玻璃钢和碳纤维复 合材料）和热塑性材料等。
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谢谢各位同学的配合
下次课再见！
To be continued
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电控发动机的发展趋势
4. 无凸轮轴驱动配气机构 无凸轮配气机构就是取消发动机配气机构中的凸轮轴以及从动件， 而以电
液、电磁或电气驱动气门。相对于传统的机械式配气机构来说，无凸轮电液驱 动配气机构具有在所有工况下都能连续、独立地控制气门运动（气门开启时刻、 气门升程、开启持续时间和气门在内燃机各个循环中的开启位置等），使发动 机获得低排放、低能耗、高扭矩和高功率输出等优点。
汽油机爆震倾向。 在采用了增压技术的汽油机中， 全负荷时希望适当降低 压缩比以抑制爆震; 而部分负荷时又希望提高压缩比以提高燃油经济性。
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电控发动机的发展趋势
二、 采用代用燃料发动机
代用燃料发动机是指采用代用燃料 （如液化石油气、 压缩天然气等） 来代替汽油或柴油的发动机， 缓解了日益枯竭的石油能源压力， 降低了因 汽车尾气造成的环境污染问题。
汽车发动机新技术的论文
[标签:标题]篇一：汽车发动机新技术的论文发动机新技术---缸内直喷式姓名：吴山林学号：5902111009 班级：热能111近年来，当代汽车汽车飞速发展，汽车新技术不断涌现和应用，带动汽车性能不断改善。
下面就现代缸内直喷式汽油机进行简单介绍。
汽油机的发展经历了100多年的漫长历史，其中具有里程碑意义的发展阶段无不是以油气混合方式和机理的变迁为标志的。
早期的化油器式汽油机依靠化油器喉口气流流速增加所产生的真空度将汽油吸出被高速进气空气流雾化以及汽油油滴本身的蒸发而与空气形成可燃混合汽。
油气混合比(空燃比=进气空气质量/燃油质量)取决于化油器喉口的设计和量孔直径，负荷的调节是由节气门的开度来调节进入汽缸的油气混合汽量来实现的，因此属于混合汽外部形成的量调节方式，且没有任何反馈控制。
由于汽油-空气混合汽能在相当宽的空燃比范围内点燃，这种不太精确的控制对早期汽油机的正常运行并不存在什么问题。
但是，随着世界工业化的发展，汽车成为不可或缺的主要交通工具，而作为汽车主要动力的这种化油器式汽油机废气中的有害成分(C O、H C和N O X等)对大气造成了污染，而燃烧产物二氧化碳又产生“温室效应”导致全球气候变暖。
随着汽车数量的与日俱增，对人类生存环境的危害日趋加剧，因此汽车的节能减排已成为全球刻不容缓需要解决的重要问题。
汽油缸内直接喷射从油气混合机理上可以解决变工况(如车辆加速时)和冷启动时油气混合不足的问题。
早期的缸内直喷式汽油机因喷射技术水平的限制，喷雾油滴的直径约为80μm。
计算表明，一滴这样大小的油滴在200℃空气中需要大约55ms才能完全蒸发。
如果发动机的转速为1500r/min的话，这段时间相当于495°CA(曲轴转角)。
显然，蒸发时间过长，在这种情况下油气混合不能主要依靠喷雾来实现。
随着汽油喷射技术的进步，现代缸内直喷式汽油机应用的汽油泵的供油压力已达到5～12MPa，又采用带旋流的喷油嘴，雾化性能得以提高，喷雾的油滴直径约为20μm，喷雾锥角可达50～100°，常压下的贯穿度约为100mm 。
发动机新技术FSI
FAW
Ⅴ大众和奥迪— TSI技术
FAW
发动机汽油机缸内喷射（FSI)
知识点：1、了解缸内喷射发展过程 2、知道缸内喷射工作模式 3、知道缸内喷射组成
技能点：常用传感器安装位置
FAW
EX 320
空气进气
25 R. Schmidt, I/VK-35, EX 320,
Siehe Notizseite
FAW
Ⅲ 通用汽车— SIDI技术
缸内直喷技术发展到今天已历经 三代。第一代称为壁面引导直喷 型，利用缸内空气流动使油气混 合物成层，实现了分层燃烧；第 二代称为按化学计量混合直喷型， 以理论空燃比混合燃料和空气， 实现均质燃烧；而通用的SIDI技 术则属于第三代直喷技术，通过 对发动机内植入智能控制模块， 可根据行车状况由电脑自动控制 稀薄燃烧模式，同时实现分层燃 烧和均质燃烧。
Inhalt
FAW
EX 320
空气进气
进气歧管压力传感器 G71 进起温度传感器 G42 (双传感器)
压力调节阀
进气歧管翻板阀 N316
进气歧管转换真空单元
进气歧管翻板电位计1 G336
26 R. Schmidt, I/VK-35, EX 320,
可变式进气歧管位置传感器 G513
进气歧管转换阀 N156
FAW
常见的缸内直喷技术
Ⅰ 梅赛德斯奔驰 —CGI技术 Ⅱ 三菱— GDI技术 Ⅲ 通用汽车— SIDI技术 Ⅳ大众和奥迪— FSI技术 Ⅴ大众和奥迪— TSI技术
FAW
Ⅰ梅赛德斯奔驰— CGI技术
E 200 CGI BlueEFFICIENCY轿车
面对当前地球变暖的情况，在节能引擎科技始终居于领导者地位的梅 赛德斯奔驰提出了〝TrueBlueSolutions〞概念，以象征地球颜色的 蓝色，代表着M-Benz对于现今地球面临的环保问题提出的解决方式， 除了持续追求高性能之外，并兼顾对于地球的环保友善性，强调环保 节能的车辆也因此成为众所瞩目的焦点。
Ⅴ大众和奥迪— TSI技术
FAW
发动机汽油机缸内喷射（FSI)
知识点：1、了解缸内喷射发展过程 2、知道缸内喷射工作模式 3、知道缸内喷射组成
技能点：常用传感器安装位置
FAW
EX 320
空气进气
25 R. Schmidt, I/VK-35, EX 320,
Siehe Notizseite
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Ⅲ 通用汽车— SIDI技术
缸内直喷技术发展到今天已历经 三代。第一代称为壁面引导直喷 型，利用缸内空气流动使油气混 合物成层，实现了分层燃烧；第 二代称为按化学计量混合直喷型， 以理论空燃比混合燃料和空气， 实现均质燃烧；而通用的SIDI技 术则属于第三代直喷技术，通过 对发动机内植入智能控制模块， 可根据行车状况由电脑自动控制 稀薄燃烧模式，同时实现分层燃 烧和均质燃烧。
Inhalt
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EX 320
空气进气
进气歧管压力传感器 G71 进起温度传感器 G42 (双传感器)
压力调节阀
进气歧管翻板阀 N316
进气歧管转换真空单元
进气歧管翻板电位计1 G336
26 R. Schmidt, I/VK-35, EX 320,
可变式进气歧管位置传感器 G513
进气歧管转换阀 N156
FAW
常见的缸内直喷技术
Ⅰ 梅赛德斯奔驰 —CGI技术 Ⅱ 三菱— GDI技术 Ⅲ 通用汽车— SIDI技术 Ⅳ大众和奥迪— FSI技术 Ⅴ大众和奥迪— TSI技术
FAW
Ⅰ梅赛德斯奔驰— CGI技术
E 200 CGI BlueEFFICIENCY轿车
面对当前地球变暖的情况，在节能引擎科技始终居于领导者地位的梅 赛德斯奔驰提出了〝TrueBlueSolutions〞概念，以象征地球颜色的 蓝色，代表着M-Benz对于现今地球面临的环保问题提出的解决方式， 除了持续追求高性能之外，并兼顾对于地球的环保友善性，强调环保 节能的车辆也因此成为众所瞩目的焦点。
国内外汽车发动机技术比较论文1
摘要发动机是汽车的心脏，为汽车提供动力，密切关系着汽车的动力性、燃油经济性、平顺性。
可以说，发动机的所有结构都是为能量转换服务的。
发动机伴随着汽车走过了100多年的历史，无论是在设计、制造、工艺还是在性能、控制等方面都有了很大的提高，但其基本原理仍然没有改变。
文章从三个方面对论题展开论述，第一个方面是说明汽车发动机的发展历史，第二部分是国内外汽车发动机的技术比较，第三部分是对汽车发动机的问题与展望。
这是一个富于创造的时代，那些发动机的设计者们，不断地将最前沿的科技融入到发动机的设计制造当中，把发动机变成一个复杂的机电一体化产品，使发动机的性能达到近乎完善的程度。
各世界著名汽车厂商也将发动机的性能作为竞争亮点，更加注重能源消耗、尾气排放等与环境保护相关的方面，从而使人们在悠闲地享受汽车文化的同时，也能保护环境、节约资源。
关键词：发动机、技术比较、改进建议目录1汽车发动机技术现状 (3)1.1新材料的使用 (3)1.2燃烧模式的变革 (3)1.3燃料的多样化 (4)1.4智能控制技术的应用 (4)2国内外汽车发动机技术特点比较 (6)2.1国外发动机技术特点 (6)2.2国内发动机的技术特点 (7)3问题与展望 (8)参考文献 (9)致谢................................................................................................ 错误!未定义书签。
1汽车发动机技术现状进入21世纪，汽车内燃机并未因其他车用动力的竞争（如电力）而成为“夕阳工业”，相反，技术进步使得车用四行程内燃机仍保持主体地位。
1.1新材料的使用高强度、低密度材料的使用，如铝与加强纤维、陶瓷材料、塑料、碳素纤维等，使内燃机不断轻量化。
与传统铸铁缸体相比，采用铝合金材料铸造的气缸体，在保证强度的前提下，质量显著减轻，导热性能有所提高，满足了现代汽车发动机的性能要求。
我国经济型轿车用柴油机发展策略的探讨
直 喷式柴 油机 （ ｉｓｌＤ ）轿 车 百公 里 油耗 比普 Ｄｅｅ— Ｉ 通 电喷 汽油 机 （ ｔ ）轿 车低 ２～３Ｌ Ｏｔ ｏ 。即使 与 最新 开 发 的缸 内直 喷 式 汽 油 机 （ ， 一 Ｄ ）轿 车相 比也 要 ０丌０ Ｉ
（ Ｇ ）和排气后处理等新技术不断创新和广泛应用 ， ＥＲ
Ｍｏ ｅ ｔ ａ ０ ｒ ｃ ｎ ｅ ｒ ，ａ ｂ ｅ ｋ ｔ ｒ ｕ ｈ ｐ ｏ ｒ ｓ ｎ ｐ ｗｅ ｂｌ ｙ ａ ｄ ｅ ｏ ｏ ｆｍｏ ｅ ｄ ｅ ｅ ｎ ｉｅ ａ ｅ ｎ ｏ ｔｉ ｅ ， ｒ ｈ ｎ １ ｅ ｅ ｔ ａ ｓ ｒ ａ ｈ ｏ ｇ ｒ ｇ ｅ ｓ ｉ ｏ ｒａ ｉ ｔ ｎ ｃ ｎ ｍｙ ｏ ｄ ｍ ｉｓ ｌ ｇｎ ｓ ｈ ｓｂ ｅ ｂ ａ ｎ ｄ ｙ ｉ ｅ ｍａ ｅ ｈ ｍ ａ ｉ ｎ ａｇ ｒ ｅ ｈ ｒ ｓｉ ａ ｅ ｍｅ ｔ ｏ ａ ｕ ｕｏ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｎｅ ｎ ｔ ｅ ｗ ｕ ｄ ａ ｅ ｓｒ ｎ ｔ ｅ ｉｇ ｋ ｓ ｔｅ ａ ｒ ｐ ｄ ａ ｄ ｌ ｒｅ ｍａ ｋ ｔｓ ａ ｅ ｎ ｃ ｒｓ ｇ ｎ ．Ｓ ｍｅ ｆｍｏ ｓ ａ ｔ ｍｏｉ ｏ ａ ｉｓ ｉ ｈ ｏ ｌ ｒ ｔｅ ｇ ｈ ｎ ｎ ｖ ｔ ｅｒＲ Ｄ ａ ｉ ｔ ｎ ｒ ｄ ｃ ｉｎ ｃ ｐ ｃｔ ｒ ａ ｉｓ ｌ ｎ ｉ ｅ ． ｉ ａ ｈ ｓａｈ ｇ ｏｅ ｔ ｌ ｒ ｅ ｒｄ ｅ ｅ ｎ ｉｅ ｃ ｒ． ｕ ｅｅ ｈ ｉ ／ ｂ ｌ ｙ ａ ｄ ｐ ｏ ｕ ｔ ａ ａ ｉ ｆ ｒｄｅ ｅ ｇ ｎ ｓ Ｃｈ ｎ ａ ｕ ｅ ｐ ｔ ｎｉ ｉ ｏ ｙｏｃ ｅ ａ ｍａ ｋ ｔ ｉ ｓ ｌ ｇ ｎ ａ ｂ ｔ ｈ ｒ ｏ ｆ ｅ ｓ ｔ ｉ ａｂ ａ ｋ ｓａｕ ｒｍｏ ｅ ａ ｄ ｈｇ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｄ ｅ ｅ ｎ ｉ ｅｃ ｒ ｎ ｉ ａ ａ ｔｍｏｉ ｅ ｅ ｔ ｒ ｒ ｅ ｈ ｕ ｄ ｄ ｖ ｌ ｐ ａ ｏ ｎ ａ ｓ ｌｎ ｔ ｔｓ ｆ ｄ ｍ ｎ ｉ ｈ ｐ ｒ ｍａ ｃ ｉ ｓ ｌ ｇｎ ａ ａ ｄ Ｃｈ ｎ ｕ ｏ ｔ ｎ ｅｐ ｉ ｓｓ ｏ ｌ ｅ ｅ ｏ ｓｓ ｏ ｓ ｏ ｏ ｅ ｓ ｖ ｓ ｐ ｓｉ ｌ ｅｄ ｅ ｅ ｎ ｉ ｅ ｕ ｔｂ ｅｔ ｅｅ ｏ ｏ ｃ ｃ ｒ ｕ ｏ ｎ ｒ ｎｔ ｅ ２ ｅ ｔ ｒ ． ｏ ｓｂｅ ｔ ｉ ｓ ｌ ｇ ｎ ｓ ｉ ｌ ｔ ｃ ｎ ｍｉ ａ ｉ ｏ ｒ ｕ ｔ ｉ ｔ ｎ ｕ ｈ ｅ ｓ ａ ｏｈ ｓ ｎ ｃ ｙ ｈ ｌ ｃ ｓ ｙ
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⑴ 进气滚流 缸内直喷式汽油机所应用的进气滚 流是进气空气通过进气道的导向而在汽 缸中形成的绕垂直于汽缸中心线的轴线 旋转的充量运动。根据滚流形成的方式 又可细分为正向滚流(图15)和逆向滚流 (图16)两种。 逆向滚流通常由直立式进气道产 生，进气空气直接沿着同侧的汽缸壁 面进入汽缸而形成充量的旋转运动，流 动顺畅，具有较好的流量系数，但其汽 缸盖高度较高，会增加发动机的总体高 度。图16所示的是法国PSA-HPi-2.0L 直喷式汽油机壁面引导式燃烧过程所应 用的直立式进气道及其逆向滚流。 正向滚流的进气道则大多倾斜布置在 汽缸盖的一侧，而喷油器布置在其下方，
燃油泵 (12～35MPa)
燃油泵 (5～10MPa)
燃油共轨
调压阀
喷油器 电磁阀
调压阀
电磁 喷油器
电磁 喷油器 燃油泵 (０.6～0.8MPa)
进气阀
压缩空气 (0.5MPa)
燃油箱
电控单元
燃油箱
燃油箱
电控单元 图13 缸内直喷式汽油机的燃油喷射系统
电控单元
74
·April
栏目编辑：范颖
fy@
熟悉，在此只重点介绍缸内直喷式汽油 机所应用的进气滚流阀和涡流阀。
现代缸内直喷式汽油机应用的进气 空气运动方式有两种：进气滚流和进气 涡流。发动机的基本结构对于气体流动 方案的选择起着决定性的作用。在四气 门汽油机上，若气门夹角较大，则大多 采用滚流支持的直喷式燃烧过程比较有 利，而气门夹角较小时则采用涡流支持 的直喷式燃烧过程。对于两气门汽油机 而言，则大多选择涡流支持的直喷式燃 烧过程。总而言之，需视燃烧系统(喷油 器、进气道和火花塞)的布置方式及燃烧 过程的组织如何以利于协调三者之间的 相互配合来选择。充量运动的主要任务 不仅要在宏观范围内支持混合汽的输送 和充量的分层，而且还要在微观油雾油 滴数量和尺度方面使充量均质化。这可 以通过将进气形成的充量运动维持到上 止点后，或者晚些时候转化成局部的扰 动来实现，使得汽缸中所有的混合汽都 能充分混合而完全燃烧，避免形成像柴 油机那样的炭烟和颗粒排放。例如：图
活性炭罐 热膜空气质量
流量计
电控单元
高压燃油泵
燃油箱通风电磁阀
进气管压力 /温度传感器
凸轮轴相位调节器
燃油共轨/ 高压喷油器
燃油压力传感器
电子节气门/位置传感器 EGR阀
滚流阀
EGR管
爆震传感器 (2个)
转速传感器
点火线圈 火花塞
(至ECU)
凸轮轴相 位传感器
(至ECU)
连续变化式氧传感器(LSU)(2个)
(至ECU)
燃油箱/按需调节的电动燃油泵
NOX催化器
图14 缸内直喷式汽油机系统布置图
现代缸内直喷式汽油机经历了这么 多年的不断摸索、改进和发展，至今基 本上形成了比较规范的设计，下文以应 用Bosch公司电控缸内直接喷射系统的 机型为例来介绍各相关系统的基本结构 及特点。
图14是现代缸内直喷式汽油机典型 的系统布置示意图，主要有进气系统、 喷油系统、点火系统、排气后处理系统 和电子控制系统等五大系统，所用的传 感器和执行部件大体上与进气道喷射汽 油机相似，但为适应缸内直喷式汽油机 工作原理的特点而有所不同。图14中示 出了采用Bosch公司Motronic MED7电 控汽油缸内直接喷射系统的主要部件。 这种高压喷油系统是一种共轨蓄压式喷 射系统，因此燃油能够按电控单元的指 令在任何时刻以所需要的压力由电控喷 油器精确计量并直接喷入汽缸，而所要 求的发动机输出扭矩值(即负荷大小)是由 司机根据行驶的需要踩下或松开加速踏 板模块，通过其中的“油门”位置传感 器发出的电信号通知电控单元来调节喷 油量而实现的(即所谓的扭矩控制方式， 将在电子控制系统章节予以介绍)。为了
(至ECU)
冷却水CU)
加速踏板模块
温度传感器
跃变式氧传感器 (LSU)(2个)
诊断灯
诊断接口
防盗锁
气辅助喷射系统，并曾试用于四冲程直 喷式汽油机。阻碍这类低压空气辅助喷 射系统得到广泛应用的主要原因是：虽 然其改善了混合汽的形成，在小缸径的 情况下可避免燃油湿壁现象，但是需要 额外的压缩空气。这非但增加了制造成 本，而且其能量消耗会使汽油机的燃油 耗增加1%～4%，同时相对较低的喷油 压力使得可供选择的喷油终点受到缸内 压力的限制，尤其是在增压发动机上。 至于AVL公司开发的那种空气辅助喷射 系统，则酷似非直喷式柴油机，充量进 出预混合室必将引起流动损失，对燃油 消耗产生不利的影响。
2.缸内直喷式汽油机的结构特点 2.1.系统概述
燃烧系统的设计与燃油喷射系统、 排气后处理以及发动机的电子控制一起 构成了现代缸内直喷式汽油机的核心技 术，而先进的电控喷射系统是发动机能 在不同模式下运行并在分层燃烧与均质 燃烧之间平顺转换的基础。同时，只有 使燃油的压力产生过程与喷射过程脱钩 并采用电子控制技术，才可能达到为此 所必需的调节范围和调节速度。
滚流阀真 空膜盒及 其位置传 感器
共轨压力 传感器
而喷入汽缸。 ⑵ 共轨式喷油系统：这是目前缸内直喷式汽
油机应用最为广泛的一种喷油系统，其工作原理 与当今柴油机使用的高压共轨喷油系统相同，只 是燃油共轨压力要低得多，约为5～12MPa。这 种共轨式喷油系统将燃油的高压产生与油量计量 两大基本功能分离，分别由燃油泵和电控喷油器 承担，这就为灵活而又精确地进行电子控制提供 了前提条件，特别适合于现代缸内直喷式汽油机 需要根据负荷在进气和压缩行程喷射实现分层混 合汽和均质混合汽运行之间的转换，为喷油系统 与充量运动和燃烧过程的匹配提供了极大的自由 度。因此，现代缸内直喷式汽油机几乎无不例外 都采用这种共轨喷油系统，本文将着重以这种喷 油系统为例介绍有关的内容。 1.3.2.低压混合汽直接喷射系统
NOX传感器
使发动机能够实现分层燃烧与均质燃烧 两种运行方式，必须将进气量调节与加 速踏板调节(负荷调节)分开，以便能够在 低负荷工况时节气门全开，实现发动机 无节流运行，而在高负荷工况时又能用 节气门来调节进气空气量。进气空气质 量可由电子节气门(EGAS)自由调节，并 应用热膜空气质量流量计来精确测量汽 缸吸入的空气质量。而混合汽控制由一 个普通的宽带λ传感器来实现，用于进 行λ=1的均质运行或分层稀薄运行调节 以及吸附式降NOx催化器再生的精确控 制(可参见电子控制系统章节)。为了降低 发动机的NOx原始排放，应尽可能采用 高的废气再循环(EGR)率，因此在热力循 环中废气再循环的精确调节是特别重要 的，采用一个进气管压力传感器来进行 废气再循环的测量。 2.2.进气系统
(接上期) 1.3.燃油喷射方面的基本要求和特点
汽油机的缸内直接喷射方式对燃油喷射系统 的要求肯定要明显高于进气道喷射方式，因为前 者不仅要实现高负荷时在进气行程期间的喷射， 而且还要满足部分负荷时在压缩行程后期即活塞 接近上止点时的喷射要求，因此其喷油压力要明 显高于进气道喷射方式，需达到5～12MPa。高压 燃油泵和喷油器是现代缸内直喷式汽油机的重要 部件，特别是喷油器的喷雾品质是保证良好混合 汽形成，以实现分层与稀燃的关键之一，这将在 下文有关喷油系统的章节中专门予以详述。
如图13右所示的澳大利亚奥比特(Orbital)公 司为二冲程汽油机开发的低压空气辅助喷射系统 就是属于这种类型，其燃油以0.6～0.8MPa，压 缩空气以0.5MPa压力喷入预混合室，形成混合汽 后再喷入汽缸。喷雾的油滴直径优于高压喷射系 统，只有10µm左右。为了能应用于四冲程汽油 机，奥地利AVL公司还曾开发过另一种空气辅助 喷射系统，即利用上一循环压缩行程中的高压气 体进入预混合室与喷入的燃油形成混合汽后再喷 入汽缸。美国Ford公司也曾开发过一种类似的空
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现代缸内直喷式汽油机(三) 文/江苏 范明强
范明强 (本刊专家委员会委员)
教授级高级工程 师，曾任中国第一汽车 集团公司无锡研究所发 动机研究室主任、湖南 奔腾动力科技有限公司 轿车柴油机项目部总工 程师、无锡柴油机厂高 级技术顾问和多所高校 客座教授。他有着四十 余年车用发动机研发经 验，曾先后主持过多种 机型的开发工作和国家 “八五”重点科技攻关 项目——“汽车发动机 电子控制技术”，荣获 国家重大科技成果奖、 国家科技进步二等奖和 汽车工业科技进步二等 奖，并出版《汽车发动 机电控汽油喷射技术》 和《现代汽车电子控制 技术和装置》等专著。
从图14可清楚地看到，现代缸内直 喷式汽油机的进气系统包括热膜空气质 量流量计、电子节气门(EGAS)、进气管 压力传感器、废气再循环(EGR)阀和进气 滚流阀(或涡流阀)等。其中前四种部件早 已在电控进气道喷射汽油机上被人们所
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通常，滚流阀及其操纵装置组合 成一个组件，连接在汽缸盖进气道侧。 如图19所示的是大众Lupo轿车1.4-FSI 直喷式汽油机的滚流阀组件。各缸的滚 流阀用螺钉安装在同一根轴上，由杠杆 机构和一个由电磁阀(安装在进气管侧 面)控制的真空膜盒操纵，其功能只局 限于滚流阀纯粹的开/关控制。真空膜 盒通过电磁阀从进气管上的一个单独的 真空罐中获得所需的真空。由于在分层 充气运转时可利用的真空度平均只有 0.01～0.015MPa，因此在日常使用和
直喷式汽油机 FEV滚流燃烧过程
图15 FEV公司直喷式汽油机的正向滚流
排气凸轮轴
进气凸轮轴
滚轮式摇臂
滚流阀板
火花塞 排气门
活塞
喷油器 进气门
连杆
图17 奥迪A3轿车2.0L-FSI直喷式汽油机进气 道及其滚流阀在汽缸盖上的布置
15所示的FEV滚流燃烧过程采用的可变 充量滚流运动，可使得稀薄分层混合汽 运转的特性曲线场范围内的烟度平均为 0.2博世烟度单位，最高不会超过0.5博世 烟度单位，这相当于众所周知的传统进 气道喷射汽油机的水平。
燃油泵 (12～35MPa)
燃油泵 (5～10MPa)
燃油共轨
调压阀
喷油器 电磁阀
调压阀
电磁 喷油器
电磁 喷油器 燃油泵 (０.6～0.8MPa)
进气阀
压缩空气 (0.5MPa)
燃油箱
电控单元
燃油箱
燃油箱
电控单元 图13 缸内直喷式汽油机的燃油喷射系统
电控单元
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·April
栏目编辑：范颖
fy@
熟悉，在此只重点介绍缸内直喷式汽油 机所应用的进气滚流阀和涡流阀。
现代缸内直喷式汽油机应用的进气 空气运动方式有两种：进气滚流和进气 涡流。发动机的基本结构对于气体流动 方案的选择起着决定性的作用。在四气 门汽油机上，若气门夹角较大，则大多 采用滚流支持的直喷式燃烧过程比较有 利，而气门夹角较小时则采用涡流支持 的直喷式燃烧过程。对于两气门汽油机 而言，则大多选择涡流支持的直喷式燃 烧过程。总而言之，需视燃烧系统(喷油 器、进气道和火花塞)的布置方式及燃烧 过程的组织如何以利于协调三者之间的 相互配合来选择。充量运动的主要任务 不仅要在宏观范围内支持混合汽的输送 和充量的分层，而且还要在微观油雾油 滴数量和尺度方面使充量均质化。这可 以通过将进气形成的充量运动维持到上 止点后，或者晚些时候转化成局部的扰 动来实现，使得汽缸中所有的混合汽都 能充分混合而完全燃烧，避免形成像柴 油机那样的炭烟和颗粒排放。例如：图
活性炭罐 热膜空气质量
流量计
电控单元
高压燃油泵
燃油箱通风电磁阀
进气管压力 /温度传感器
凸轮轴相位调节器
燃油共轨/ 高压喷油器
燃油压力传感器
电子节气门/位置传感器 EGR阀
滚流阀
EGR管
爆震传感器 (2个)
转速传感器
点火线圈 火花塞
(至ECU)
凸轮轴相 位传感器
(至ECU)
连续变化式氧传感器(LSU)(2个)
(至ECU)
燃油箱/按需调节的电动燃油泵
NOX催化器
图14 缸内直喷式汽油机系统布置图
现代缸内直喷式汽油机经历了这么 多年的不断摸索、改进和发展，至今基 本上形成了比较规范的设计，下文以应 用Bosch公司电控缸内直接喷射系统的 机型为例来介绍各相关系统的基本结构 及特点。
图14是现代缸内直喷式汽油机典型 的系统布置示意图，主要有进气系统、 喷油系统、点火系统、排气后处理系统 和电子控制系统等五大系统，所用的传 感器和执行部件大体上与进气道喷射汽 油机相似，但为适应缸内直喷式汽油机 工作原理的特点而有所不同。图14中示 出了采用Bosch公司Motronic MED7电 控汽油缸内直接喷射系统的主要部件。 这种高压喷油系统是一种共轨蓄压式喷 射系统，因此燃油能够按电控单元的指 令在任何时刻以所需要的压力由电控喷 油器精确计量并直接喷入汽缸，而所要 求的发动机输出扭矩值(即负荷大小)是由 司机根据行驶的需要踩下或松开加速踏 板模块，通过其中的“油门”位置传感 器发出的电信号通知电控单元来调节喷 油量而实现的(即所谓的扭矩控制方式， 将在电子控制系统章节予以介绍)。为了
(至ECU)
冷却水CU)
加速踏板模块
温度传感器
跃变式氧传感器 (LSU)(2个)
诊断灯
诊断接口
防盗锁
气辅助喷射系统，并曾试用于四冲程直 喷式汽油机。阻碍这类低压空气辅助喷 射系统得到广泛应用的主要原因是：虽 然其改善了混合汽的形成，在小缸径的 情况下可避免燃油湿壁现象，但是需要 额外的压缩空气。这非但增加了制造成 本，而且其能量消耗会使汽油机的燃油 耗增加1%～4%，同时相对较低的喷油 压力使得可供选择的喷油终点受到缸内 压力的限制，尤其是在增压发动机上。 至于AVL公司开发的那种空气辅助喷射 系统，则酷似非直喷式柴油机，充量进 出预混合室必将引起流动损失，对燃油 消耗产生不利的影响。
2.缸内直喷式汽油机的结构特点 2.1.系统概述
燃烧系统的设计与燃油喷射系统、 排气后处理以及发动机的电子控制一起 构成了现代缸内直喷式汽油机的核心技 术，而先进的电控喷射系统是发动机能 在不同模式下运行并在分层燃烧与均质 燃烧之间平顺转换的基础。同时，只有 使燃油的压力产生过程与喷射过程脱钩 并采用电子控制技术，才可能达到为此 所必需的调节范围和调节速度。
滚流阀真 空膜盒及 其位置传 感器
共轨压力 传感器
而喷入汽缸。 ⑵ 共轨式喷油系统：这是目前缸内直喷式汽
油机应用最为广泛的一种喷油系统，其工作原理 与当今柴油机使用的高压共轨喷油系统相同，只 是燃油共轨压力要低得多，约为5～12MPa。这 种共轨式喷油系统将燃油的高压产生与油量计量 两大基本功能分离，分别由燃油泵和电控喷油器 承担，这就为灵活而又精确地进行电子控制提供 了前提条件，特别适合于现代缸内直喷式汽油机 需要根据负荷在进气和压缩行程喷射实现分层混 合汽和均质混合汽运行之间的转换，为喷油系统 与充量运动和燃烧过程的匹配提供了极大的自由 度。因此，现代缸内直喷式汽油机几乎无不例外 都采用这种共轨喷油系统，本文将着重以这种喷 油系统为例介绍有关的内容。 1.3.2.低压混合汽直接喷射系统
NOX传感器
使发动机能够实现分层燃烧与均质燃烧 两种运行方式，必须将进气量调节与加 速踏板调节(负荷调节)分开，以便能够在 低负荷工况时节气门全开，实现发动机 无节流运行，而在高负荷工况时又能用 节气门来调节进气空气量。进气空气质 量可由电子节气门(EGAS)自由调节，并 应用热膜空气质量流量计来精确测量汽 缸吸入的空气质量。而混合汽控制由一 个普通的宽带λ传感器来实现，用于进 行λ=1的均质运行或分层稀薄运行调节 以及吸附式降NOx催化器再生的精确控 制(可参见电子控制系统章节)。为了降低 发动机的NOx原始排放，应尽可能采用 高的废气再循环(EGR)率，因此在热力循 环中废气再循环的精确调节是特别重要 的，采用一个进气管压力传感器来进行 废气再循环的测量。 2.2.进气系统
(接上期) 1.3.燃油喷射方面的基本要求和特点
汽油机的缸内直接喷射方式对燃油喷射系统 的要求肯定要明显高于进气道喷射方式，因为前 者不仅要实现高负荷时在进气行程期间的喷射， 而且还要满足部分负荷时在压缩行程后期即活塞 接近上止点时的喷射要求，因此其喷油压力要明 显高于进气道喷射方式，需达到5～12MPa。高压 燃油泵和喷油器是现代缸内直喷式汽油机的重要 部件，特别是喷油器的喷雾品质是保证良好混合 汽形成，以实现分层与稀燃的关键之一，这将在 下文有关喷油系统的章节中专门予以详述。
如图13右所示的澳大利亚奥比特(Orbital)公 司为二冲程汽油机开发的低压空气辅助喷射系统 就是属于这种类型，其燃油以0.6～0.8MPa，压 缩空气以0.5MPa压力喷入预混合室，形成混合汽 后再喷入汽缸。喷雾的油滴直径优于高压喷射系 统，只有10µm左右。为了能应用于四冲程汽油 机，奥地利AVL公司还曾开发过另一种空气辅助 喷射系统，即利用上一循环压缩行程中的高压气 体进入预混合室与喷入的燃油形成混合汽后再喷 入汽缸。美国Ford公司也曾开发过一种类似的空
B MASTER THE BASICS 基础知识讲座
现代缸内直喷式汽油机(三) 文/江苏 范明强
范明强 (本刊专家委员会委员)
教授级高级工程 师，曾任中国第一汽车 集团公司无锡研究所发 动机研究室主任、湖南 奔腾动力科技有限公司 轿车柴油机项目部总工 程师、无锡柴油机厂高 级技术顾问和多所高校 客座教授。他有着四十 余年车用发动机研发经 验，曾先后主持过多种 机型的开发工作和国家 “八五”重点科技攻关 项目——“汽车发动机 电子控制技术”，荣获 国家重大科技成果奖、 国家科技进步二等奖和 汽车工业科技进步二等 奖，并出版《汽车发动 机电控汽油喷射技术》 和《现代汽车电子控制 技术和装置》等专著。
从图14可清楚地看到，现代缸内直 喷式汽油机的进气系统包括热膜空气质 量流量计、电子节气门(EGAS)、进气管 压力传感器、废气再循环(EGR)阀和进气 滚流阀(或涡流阀)等。其中前四种部件早 已在电控进气道喷射汽油机上被人们所
2010/4·
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通常，滚流阀及其操纵装置组合 成一个组件，连接在汽缸盖进气道侧。 如图19所示的是大众Lupo轿车1.4-FSI 直喷式汽油机的滚流阀组件。各缸的滚 流阀用螺钉安装在同一根轴上，由杠杆 机构和一个由电磁阀(安装在进气管侧 面)控制的真空膜盒操纵，其功能只局 限于滚流阀纯粹的开/关控制。真空膜 盒通过电磁阀从进气管上的一个单独的 真空罐中获得所需的真空。由于在分层 充气运转时可利用的真空度平均只有 0.01～0.015MPa，因此在日常使用和
直喷式汽油机 FEV滚流燃烧过程
图15 FEV公司直喷式汽油机的正向滚流
排气凸轮轴
进气凸轮轴
滚轮式摇臂
滚流阀板
火花塞 排气门
活塞
喷油器 进气门
连杆
图17 奥迪A3轿车2.0L-FSI直喷式汽油机进气 道及其滚流阀在汽缸盖上的布置
15所示的FEV滚流燃烧过程采用的可变 充量滚流运动，可使得稀薄分层混合汽 运转的特性曲线场范围内的烟度平均为 0.2博世烟度单位，最高不会超过0.5博世 烟度单位，这相当于众所周知的传统进 气道喷射汽油机的水平。